我国西部地区蕴藏着巨大的水利水电资源，水电开发中涉及大量的工程边坡需要治理，以保证工程枢纽区建筑物及人员安全。与公路、铁道、矿山及市政民用建筑等工程边坡相比，水利水电工程开挖边坡因地处高山峡谷，地质条件及地理环境复杂，加之开挖高度大、坡度陡、范围宽，处理难度大，因此在工程建设中成为各方关注的核心问题之一。

　　 水电工程边坡稳定状况与其所处地质条件与地理环境关系密切，不利地质构造与组合是其失稳的潜在因素。当工程施工活动对边坡形成较大扰动时，将会打破原始边坡既有的平衡状态。分析其稳定状态，评价失稳破坏模式，采取相应的治理技术，对工程长期运营安全、建设投资控制均具有重要意义。

　　 杨房沟水电站位于雅砻江中游四川省凉山州木里县境内，是我国首座百万装机的设计-施工总承包项目，是规划中该河段的第6级水电站。上距孟底沟水电站坝址约33km，下距卡拉水电站坝址约37km。电站正常蓄水位2 094.000m，相应库容4.558亿m ^[3]，最大坝高155m，装机4台，装机容量1 500MW，属一等大(1)型工程。缆机平台及坝肩边坡最大开挖高度约320m，坝肩开挖范围为2 102.000(坝顶供料平台)～1 947.000m(坝基)。

　　 坝址区边坡岩体主要分布为花岗闪长岩，地质构造大部分为中陡倾角断层。断层f27在上游地表的产状为EW S∠55°～65°，往下游延伸时产状渐变为N50°～60°W/SW∠55°～65°，并从高往低处倾角逐渐变陡，断层宽5～20cm，带内由片状岩、碎块岩、岩屑组成，铁锰渲染较严重，呈强～弱风化，面扭曲延伸。随着工程上游边坡下挖，f27断层在高程1 995.000m逐渐出露，对工程边坡的局部稳定性影响将越来越突出。断层破碎带剖面如图1所示，断层f27与其他数条断层形成了潜在失稳的楔形体，影响工程施工安全。

　　 根据DL/T 5353—2006《水电水利工程边坡设计规范》，考虑杨房沟工程为一等工程，左岸坝肩边坡为A类(枢纽工程区)Ⅰ级边坡，边坡设计安全系数根据不同状况取值为:边坡设计安全系数均取上限值，持久工况取1.30，短暂工况取1.20，偶然工况取1.10。计算工况及荷载组合如表1所示。

　　 根据断层揭露性状，结合前期勘探试验成果(见表2)和可研阶段坝址区岩体结构面力学指标建议值(见表3)，并参考相关规范，断层f27参数建议值如下:f'=0.45,c'=0.08MPa。

　　 左岸拱肩槽上游侧工程边坡中近顺坡向中、陡倾角结构面较发育，随着边坡的开挖、新的临空面形成，边坡岩体沿结构面逐渐开始卸荷、松弛变形，后缘控制边界为f27断层。边坡向下开挖至2 030.000m高程附近，供料平台开始出现张开裂缝，与f27和f35-8,f15-4断层等结构面组合及卸荷松弛密切相关。2 060.000m高程以上至供料平台边坡岩体除卸荷、松弛变形外，局部还出现压致-剪切位移现象，主要表现为供料平台上张开裂缝外侧略有下沉，形成小错台。2 060.000m高程以下边坡岩体仅表现为卸荷、松弛变形。

　　 综合分析，即随着边坡的下挖，边坡岩体产生应力调整和向临空方向的卸荷松弛，沿f27断层等顺坡向陡倾坡外结构面产生张开变形和局部压致-剪切变形。基于以上分析，边坡稳定性分析思路如下:(1)搜索与f27组合形成潜在不稳定块体的结构面，提出可能的块体边界及滑动模式，并沿块体主滑方向切剖面，按平面极限平衡法进行稳定性分析;(2)假设块体目前处于临界稳定状态，按安全系数为0.98～0.99反演结构面综合参数，反演时考虑在2018年5月14日(边坡变形监测数据突变日期)以前已实施的预应力锚索锚固力;(3)反演计算中，对复合形滑面块体KT1,KT2,KT3,f27参数取值为f=0.45,c=80kPa，其余滑面综合参数通过反演计算获得;对f27单滑面滑动块体KT4,f27综合参数通过反演计算获得(见表4)。(4)后续加固处理方案计算分析中，计算参数均采用反演获得的综合参数。

　　 1)通过地质情况及三维块体分析可知，可能导致边坡变形的8块潜在不稳定块体的边界，除断层f27外，其余结构面延伸范围均有限，并未相互贯通或延伸至开挖坡面，目前概化为平面计算时，假设结构面相互贯通并延伸至开挖坡面。

　　 2)对高程2 000.000m以上的块体KT1,KT2,KT3已开挖揭露，边坡虽发生了变形，但并未失稳，其稳定安全系数至少为1.0～1.05，而在反演计算时，均按0.98～0.99考虑。

　　 3)对块体局部位于高程2 000.000m以下、未完全开挖揭露的ZKT1，通过地质情况及三维块体分析可知，该块体属于半确定性块体，仅由揭露的断层f27,f25两个结构面无法组成确定的滑动块体。同时，根据现场实际情况及地质推测，f27在开挖边坡出露范围有限(约37m)，可宏观判断，高程1 997.000～2 000.000m开挖且f27出露后，虽会对边坡稳定造成一定不利影响，但该块体至少处于临界稳定状态。为计算其稳定性，目前根据实际地质情况，按偏保守的原则，在上游侧假设一个与f15-4同组的结构面Jx，以形成完整的块体边界，且在计算中结构面抗剪参数f',c'值均取0，三维块体稳定计算成果表明，该块体施工期稳定安全系数为1.18，与上述宏观判断基本相符。

　　 左岸拱肩槽上游高程2 020.000～2 101.850m范围边坡，f27断层、J345挤压带、f25断层和f15-4断层组合形成潜在不稳定块体A,f27断层、J345挤压带、f25断层和f15-1断层组合形成潜在不稳定块体B,f27断层、J345挤压带、f25断层和J527挤压带组合形成潜在不稳定块体C。潜在不稳定块体分布如图2所示。此外，根据前期坝顶以下上游拱肩槽边坡搜索到2个潜在不利块体:以断层f27和f15-1为侧滑面、断层f15-4为底滑面的确定性楔形体，块体编号ZA1;以断层f27和f15-1为侧滑面、断层f74为底滑面的确定性楔形体，块体编号ZA2。目前，断层f15-1在左岸拱肩槽上游边坡在高程2 035.000～2 060.000m揭露，比原低高程分布至2 022.000m有所提高;断层f15-4在边坡上无揭露，断层f74出露高程在2 030.000m以下，目前开挖至2 020.000m未揭露;断层f27产状由EW S∠60°，扭曲为N50°～60°W/SW∠55°～65°。边界条件有所改变，需对ZA1,ZA2潜在不利块体进行稳定复核。

　　 根据边坡的稳定条件、变形特征及类似工程开挖支护经验，分别采用1∶0.2～1∶0.5的渐变坡设计，左岸拱肩槽每级坡高设计为20～30m，每级马道宽度3～5m。

　　 按潜在组合块体目前处于临界稳定，采用平面刚体极限平衡法进行参数反演及稳定性分析，提出以锚索锚固为主+局部抬高马道高程+探洞封堵回填的综合处理方案:在高程2 000.000～2 101.570m边坡增加5排2 000kN预应力锚索、10排2 000kN预应力锚索，共增加2 000kN锚索94束，3 000kN锚索243束;在高程1 980.000～2 000.000m边坡增加3排共32束2 000kN预应力锚索、102束332锚筋桩以进一步“固脚”，增加边坡安全裕度;为减小f27出露的不利影响，给f27开挖揭露前创造支护施工的时机，将拱肩槽上游边坡1 970.000m马道高程抬高至1 980.000m。探洞PD15,PD35,PD13,PD21采用混凝土回填。并在左岸拱肩槽上游侧边坡增设了变形、受力监测仪器。

　　 预应力锚索主要采用1 860MPa级高强度低松弛无粘结钢绞线，压力分散型无粘结全防腐结构，按不同荷载级别分设不同的承载体。执行GB 50086—2015《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》的要求，波纹管、防护罩、油脂及PE套防护措施对锚索体进行多重保护。

　　 断层锚固治理主要施工工艺流程如图3所示。

　　 锚索钻孔采用全液压履带式锚固钻机紧跟开挖面作业及轻型锚固钻机在脚手架上作业;配置中风压空压机，风动潜孔锤凿岩成孔。3SNS灌浆泵注浆;YCW250型及350型千斤顶整体张拉，并配置YDC240Q单根张拉千斤顶。

　　 在进行每组钢绞线张拉时，每组钢绞线均应先张拉锚具中心部位钢绞线，然后张拉锚具周边部位钢绞线，按照间隔对称分序进行，由零逐级加载到设计张拉力，经稳压后锁定，即0→m_iσ_con→mσ_con(稳压10～20min后锁定;m为张拉系数，其值为1.1;σ_con为设计张拉力)，张拉分级;系数m_i为0.25,0.5,0.75,1.00,1.10。

　　 根据《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》第12.1.19节要求，工程锚索必须进行验收试验。其中占锚索总量5%且≥3根的锚索应进行多循环张拉验收试验，占锚索总量95%的锚索应进行单循环张拉验收试验。工程锚索验收试验需在锚索张拉锁定前进行。

　　 本次验收试验的锚索为无粘结拉力型预应力锚索，锚索类型主要为2 000kN级，单束锚索13根钢绞线。锚索设计荷载为P，锁定荷载为P'(P'=0.7P)，验收试验最大超张拉荷载为1.2P。

　　 张拉验收试验最大荷载下的位移增量0.14～0.88mm，符合<1mm的验收合格标准;其中2 000kN,L=20m的预应力锚索最大试验荷载下的弹性位移64.36～76.56mm;2 000kN,L=25m的预应力锚索最大试验荷载下的弹性位移101.32～108.98mm，符合“拉力型锚索在最大试验荷载作用下，所测得的弹性位移应大于锚索自由索体长度理论弹性伸长值的90%，且应<自由索体长度与1/3锚固段之和的理论弹性伸长值”的验收合格标准。

　　 各种工况下块体安全系数如表5所示，无支护状态下，块体A暴雨工况不满足规范要求，在完成高程2 030.000m以上系统及新增锚索支护后，能满足规范要求，其余块体各工况下稳定安全系数均能够满足规范安全标准的要求。

　　 针对左坝肩f27断层开挖支护后，进行相应变形监测。采用测缝计、多点位移计和锚索应力计等进行监测。

　　 左岸坝顶平台测缝计实测最大开合度2.13mm，周变化量为0～0.01mm。2 075.000m探洞测缝计实测最大开合度7.98mm，周变化量为-0.01～0.09mm。探硐内测缝计监测曲线如图4所示。

　　 左岸拱肩槽边坡多点位移计实测最大位移量23.55mm(Mbj-3-1、2 005m),1 985m的多点位移计Mbj-1985-1,Mbj-1985-2，本周孔口位移增量分别0.36,0.46mm，其他测点本周变化量为-0.27～0.08mm。多点位移计监测典型曲线如图5所示。

　　 左岸拱肩槽边坡100t锚索荷载变化量为-20.09～4.04kN，实测荷载为1 009.01～1 142.86kN;200t锚索荷载变化量为-16.96～37.86kN，实测荷载为1 967.96～2 209.19kN;300锚索荷载变化量为-66.11～-1.68kN，实测荷载为2 631.11～3 388.07kN;各测点荷载损失率为-8.65%～8.21%。锚索测力计监测典型曲线如图6所示。

　　 从边坡测缝计、多点位移计及锚索测力计变形监测成果来看，拱肩槽上游侧坡开挖至2 005.000m附近时(2018年4—5月)，受f27断层影响的边坡阻抗岩体逐步挖除，边坡出现卸荷松弛迹象，供料平台出现多条裂缝。而当边坡加强支护措施实施后，边坡变形逐步趋于稳定。目前坝基开挖已经结束，大坝首仓混凝土已浇筑。

　　 杨房沟水电站在坝顶平台以下、拱肩槽上游侧边坡开挖揭示的f27断层作为主要的控制性结构面，组合形成了多个潜在的滑动块体，并使供料平台局部出现压致-剪切位移现象。随爆破下挖，变形迹象有增加的趋势。经过深入分析研究，并采取加强支护的综合处理措施，变形得到有效控制，目前，坝肩及坝基开挖支护已经全部完成。边坡变形监测综合结果表明，f27断层影响的拱肩槽上游边坡变形趋于收敛，边坡处于安全稳定状态。后续水库蓄水及水位变幅过程中，仍需加强该部位的监测与变形稳定复核分析。该工程边坡变形机制分析与加固处理方案，值得类似工程借鉴参考。